7998738_武云贺_离子液体的制备及应用_离子液体的制备及应用.docx

第一章绪论1.1引言随着全国工业的发展全球在原油的耗额上高达几十亿吨。在生活中也要用到石油例如：家用汽车的汽油、农用机车用的柴油、喷气式飞机用到的航空汽油、润滑油、道路建筑等用到的石油沥青、石蜡油、轮船用的燃料油、石油溶剂、润滑脂、石油焦等等。伴随着机动车的大量使用其燃料中因燃烧而释放的硫会生成三氧化硫、二氧化硫。并且使空气中大颗粒物会有明显增加特别是近年来的雾霾现象较为严重。这些有污染的气体对人体也是非常有害的并且会使人体患染各种疾病。不过经过学者专家研究降低油品中硫的含量是减少污染物排放的有效方法之一。硫化物的存在大大减少了燃气的热值并且会对管路运输的管线进行腐蚀。由于国内外的能源短缺问题凸显地理环境的特殊油成为开发的重点从而导致油气开发过程的风险及对相关技术要求的不断提高生物技术表现出了更好的适应性和实用性。在自然成气及开采集过程中会形成浓度不同的含H2S气体有毒的二氧化硫气体它们会危害到人体和环境浓度超过一定值的H2S就属于危险气体H2S浓度达到200ppm的会就麻痹嗅觉神经更严重的是H2S的浓度超过700ppm会致人死亡。我国含硫气多为高浓度型（H2S含量在2%～70%）而居民所用的天然气含H2S量需小于20mg/m3因此需对天然气进行严格的脱硫处理以满足安全利用标准降低对人体和环境的危害[1]。脱除燃油中的硫含量势在必行。硫可分为有机硫和无机硫：有机硫是含硫的有机化合物大多存在于石油、天然气、煤、及动植物体内简单的有硫醚、硫醇。无机硫是指存在于矿化物中的矿物质硫酸盐硫及硫如二氧化硫硫化氢硫单质等1.2常用脱硫方法以下是对两个常规脱硫研究的简要介绍即加氢脱硫和非加氢脱硫。加氢脱硫是一种催化加氢脱硫方法。非加氢脱硫分为吸附脱硫氧化脱硫生物脱硫和渗透汽化膜工艺脱硫烷基化脱硫络合脱硫直接萃取脱硫等。进而就这些方法讨论其优缺点及应用前景。1.2.1加氢脱硫加氢脱硫是在催化剂的作用下通过加氢过程将石油原料里面的硫元素从含硫分子中去除的一种脱硫方法。在石油精炼中是一种非常重要的过程用加氢脱硫可以有效的将石油的质量进行提高。加氢脱硫通常需要两个关键因素一是催化剂二是氢气。Wang等[2]通过加氢脱硫方法用三苯基膦作为磷源制备贵金属钌磷化物催化剂催化加氢脱硫。他们还将金属含量高的钌Ru2P的催化效果和RuP与金属Ru进行对比结果发现前者加氢脱硫的催化效果最好。并且用新方法制备的钌磷催化剂比传统方法制备的加氢脱硫来说效果好。催化加氢法的优点主要有脱硫率高、燃料油收率高等工业上应用广泛脱硫效果好催化剂制备形式也是多样化。除了这些以外在加氢脱硫的实际应用当中存在许多缺陷例如：整个过程消耗大量的氢气必须在高温高压下进行此外加氢脱硫过程对设备要求高并且花费高等。1.2.2氧化脱硫氧化脱硫是指在脱硫过程中加入氧化剂和催化剂将当中的硫化物通过氧化反应转化成其他样式的硫化物最后通过萃取方法或离心作用将硫化物从石油中分离出来的脱硫工艺[3]。氧化脱硫的体系中氧化剂和催化剂这二者很重要且同时决定了反应体系的脱硫率。Zhou等[4]以油溶性氧化剂CYHPO作为氧化剂将钼氧化物负载于大孔聚丙烯酸阳离子交换树脂D113上作为催化剂将DBT从奈烷中脱除。研究发现在此氧化脱硫作用下DBT可在40分钟内于100°C条件下转化率达到100%。另外研究过程中将TBHP、特戊基过氧化氢(TAHP)与CYHPO进行氧化效果的对比结果发现三者的氧化脱硫活性大小顺序为CYHPO>TAHP>TBHP。氧化脱硫的优点是反应条件比较温和相比较其他脱硫方法成本较低脱硫效率高等。通过使用催化剂和氧化剂的这两个重要的体系能够使脱硫过程达到预期效果。所以氧化脱硫工艺在未来的工业生产中是有很大应用潜力的。1.2.3吸附脱硫吸附脱硫(ADS)是用吸附剂选择性地吸附柴油中的硫化物它是柴油脱硫的常用方法。还可以充当吸附剂物质像硅胶、分子筛、氧化铝、催化裂化平衡吸附剂等将硫化物吸附除去。目前对吸附脱硫进行研究主要采用的吸附剂可分为以下几种:白土吸附剂、金属氧化物吸附剂、分子筛吸附剂以及活性炭吸附剂。Khaled[5]研究了多壁碳纳米管氧化石墨烯和活性炭对吸附脱硫的影响。结果表明多壁碳纳米管去除DBT的效率为68.8%是氧化石墨烯的两倍多壁碳纳米管脱硫效率比活性炭低约25%。此外这些吸附剂去除二苯并噻吩比去除噻吩的能力高很多。吸附脱硫方法优点有设备投资小、操作条件温和、操作脱硫效果好、烯烃不被饱和、吸附剂材料来源广泛、辛烷值损失小以及成本低廉、无污染、易再生等优点[6]。目前受到全世界众多研究者的广泛关注被认为是目前最有希望实现零硫目标的脱硫技术。1.2.4生物脱硫生物脱硫(BDS)是指利用微生物代谢石油中烃链中硫残留的能力通过一种特定的代谢途径进行脱硫的方法[6]。Kilbane等[7